Kao što bi se moglo očekivati, lunarno tlo (ili regolit) potpuno je suho i bez zraka. Prije nego što su astronauti i sonde posjetili Mjesec, neki znanstvenici su mislili da bi dijelovi površine mogli biti prekriveni finim slojem prašine do dubine od jedne milje, ali se pokazalo da je to laž. Mjesečevo tlo je samo nekoliko centimetara duboko. Prekriven je izuzetno finim slojem prašine koji je električno nabijen. Ova prašina ulazi u sve i može biti jako iritantna za ljudsku kožu.
Sastav Mjesečevog tla je prvenstveno kisik, baš kao i Zemljina kora. Također, kao i Zemljina kora, najčešća tvar je silicij dioksid, također poznat kao silicij, primarna komponenta pijeska, stakla i betona. Po elementima, oko 43% lunarnog tla čini kisik, 21% silicij, 13% željezo, 8% kalcij, 6% aluminij, 5% magnezij i 4% ostali elementi. Ostali spojevi pronađeni u Mjesečevom tlu uključuju titanov dioksid, aluminijev oksid (aluminij, siva tvar koja Mjesecu daje veći dio njegove boje), željezov oksid (hrđa), magnezijev oksid i kalcijev oksid (vapno).
Sastav Mjesečevog tla značajno varira ovisno o tome uzima li se u obzir lunarna gorja (koja izgledaju svjetlija) ili maria (mjesečeva “mora”), koja su tamna. Mjesečevo gorje prvenstveno je anortozitna stijena, koju karakterizira mješavina 90% plagioklasnog feldspata (klasa silikatnih minerala) s 10% metalne komponente poput željeza ili magnezija. Sastav feldspat sastoji se od kalcija, aluminija, silicija i kisika. Ove stijene su reflektirajuće i stvaraju mjesečinu kada reflektiraju sunčevu svjetlost natrag u noćnu Zemlju.
Mjesečeva marija, tamniji dio Mjeseca, sastoji se od bazaltnih minerala iz drevnih vulkanskih erupcija koje su se dogodile prije između 3.5 i 3 milijarde godina. Ti su minerali tekli u obližnje bazene (na suprotnoj strani Mjeseca jedva da ima maria) i hladili se. U usporedbi s kopnenim bazaltima, imaju veći viskozitet i veći sadržaj željeza. Općenito, bazalti su relativno bogati magnezijevim i kalcijevim oksidima i imaju nižu razinu silicijevog dioksida.
Ukupno, oko 900 lb (400 kg) Mjesečeve stijene vraćeno je s Mjeseca kako bi znanstvenici mogli analizirati, od toga otprilike pola funte iz sovjetskih misija Luna, oko 100 funti iz asteroida podignutih s površine Mjeseca koji pali na Antarktiku ili kopnenim pustinjama gdje su se mogli oporaviti, a ostatak iz misija Apollo 60-ih i 70-ih godina.